一种共轭二烯化合物的制备方法转让专利
申请号 : CN201710830258.8
文献号 : CN107556153B
文献日 : 2020-04-07
发明人 : 包明 , 郭宏宇 , 张胜
申请人 : 大连理工大学
摘要 :
本发明属于精细化学品及相关化学技术领域，提供了一种丁二烯衍生物的制备方法。以苯乙炔及其衍生物为原料，在金属催化剂和添加剂的作用下，于无水有机溶剂中反应，转化为2,3‑二取代‑1,3‑丁二烯类化合物。本发明的有益效果是操作简便、条件温和、环境友好、有实现工业化的可能性，并且以较高收率得到丁二烯类化合物；利用该方法所合成的丁二烯类化合物可以进一步官能化得到各类化合物，随后应用于天然产物、功能材料及精细化学品的开发与研究。
权利要求 :
1.一种共轭二烯化合物的制备方法，其特征在于，以末端炔烃为原料，在金属催化剂和添加剂的作用下，于无水有机溶剂中在20℃～80℃条件下，反应12～24小时，转化为1,3-丁二烯衍生物，合成路线如下：R选自烷基、芳基；
末端炔烃与金属催化剂的摩尔比为1:0.02～1:0.1；
末端炔烃与添加剂的摩尔比为1:0.1～1:2；
末端炔烃的摩尔浓度为0.01mmol/mL～2mmol/mL；
所述的添加剂包括添加剂1和添加剂2，添加剂1包括铁粉、锰粉、镁粉、锌粉；添加剂2包括对甲苯磺酸、吡啶-2,6-二甲酸、三氟甲磺酸、新戊酸、水杨酸、三氟乙酸、甲烷磺酸、异辛酸、间硝基苯甲酸、肉桂酸。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无水有机溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、三氯甲烷、二氯甲烷、乙醚、二甲基亚砜、四氯化碳、丙酮、甲苯、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，催化剂包括三(二亚苄基丙酮)二钯、四(三苯基膦)钯、二(三苯基膦)二氯化钯、醋酸钯、三氟乙酸钯、氯化钯、二(乙腈)二氯化钯、二(乙酰丙酮)钯；配体包括三苯基膦、三(对甲基苯基)膦、三(2-呋喃基)膦、三环己基膦、二苯基叔丁基膦、三叔丁基膦、三乙基膦、三(邻甲基苯基)膦、二甲基苯基膦、三正丁基膦，金属催化剂与配体的摩尔比为1:2～1:4。
说明书 :
一种共轭二烯化合物的制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于精细化学品及相关化学技术领域，提供了一种1,3-丁二烯衍生物的制备方法。
背景技术
[0002] 共轭二烯衍生物是许多天然产物分子的重要组成部分，也是一类重要的有机合成中间体，广泛的应用于Diels-Alder反应、电环化反应、Ziegler-Natta聚合等[Mundal D.A.,Lutz K.E.,Thomson R.J.,Org.Lett.,2009,11,465-468]。因此，开发共轭二烯，尤其是1,3-丁二烯衍生物高效、高选择性的合成方法，具有重要的意义和应用价值。目前，合成1,3-丁二烯衍生物的方法主要有：Wittig反应、过渡金属催化烯基卤代物的交叉偶联反应和Pd催化N-甲苯磺酰基腙的氧化偶联反应等。
[0003] Wittig反应是通过醛酮和磷叶立德作用得到共轭二烯，该反应对操作和条件有较高要求，首先要使用n-BuLi或t-BuLi处理膦盐，得到磷叶立德，随后向反应体系中加入醛酮，方可得到共轭二烯。而且该反应的原料需要过量，因而在工业化应用中有所局限[Maryanoff B.E.,Reitz A.B.Chem.Rev.,1989,89,863-927]。自上世纪七十年代以来，过渡金属催化的交叉偶联反应因其高效性逐渐受到人们的广泛关注，成为构建碳-碳键的重要方法。然而，该方法不仅需要较高的反应温度，而且反应底物往往需要预官能化[Lee,P.H.,Seomoon D.,Lee K.Org.Lett.,2005,7,343-345]。因此，如何提高原子经济性，降低体系温度和使用更廉价易得的底物是我们目前所面临的挑战。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种1,3-丁二烯衍生物的新颖制备方法，该方法环境友好、条件温和、操作简便、原料廉价易得，并且收率较高。
[0005] 本发明的技术方案：
[0006] 一种共轭二烯化合物的制备方法，以末端炔烃为原料，在金属催化剂和添加剂的作用下，于无水有机溶剂中在20℃～80℃条件下，反应12～24小时，转化为1,3-丁二烯衍生物，合成路线如下：
[0007]
[0008] R选自烷基(alkyl)、芳基(aryl)；
[0009] 苯乙炔衍生物与金属催化剂的摩尔比为1:0.02～1:0.1；
[0010] 苯乙炔衍生物与添加剂的摩尔比为1:0.1～1:2；
[0011] 苯乙炔衍生物的摩尔浓度为0.01mmol/mL～2mmol/mL。
[0012] 溶剂包括四氢呋喃、乙二醇二甲醚、三氯甲烷、二氯甲烷、乙醚、二甲基亚砜、四氯化碳、丙酮、甲苯、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、正己烷等，优选二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮。
[0013] 催化剂包括三(二亚苄基丙酮)二钯、四(三苯基膦)钯、二(三苯基膦)二氯化钯、醋酸钯、三氟乙酸钯、氯化钯、二(乙腈)二氯化钯、二(乙酰丙酮)钯。优选四(三苯基膦)钯、三(二亚苄基丙酮)二钯二(三苯基膦)二氯化钯、醋酸钯、二(乙酰丙酮)钯。
[0014] 配体包括三苯基膦、三(对甲基苯基)膦、三(2-呋喃基)膦、三环己基膦、二苯基叔丁基膦、三叔丁基膦、三乙基膦、三(邻甲基苯基)膦、二甲基苯基膦、三正丁基膦。优选三苯基膦、三(对甲基苯基)膦、二苯基叔丁基膦。金属催化剂与配体的摩尔比为1:2～1:4。
[0015] 添加剂1包括铁粉、锰粉、镁粉、锌粉等，优选铁粉、锌粉、锰粉。
[0016] 添加剂2包括对甲苯磺酸、吡啶-2,6-二甲酸、三氟甲磺酸、新戊酸、水杨酸、三氟乙酸、甲烷磺酸、异辛酸、间硝基苯甲酸、肉桂酸等，优选对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、新戊酸、三氟乙酸、甲烷磺酸。
[0017] 分离方法包括重结晶、柱层析等。重结晶方法使用的溶剂包括苯、乙醇、石油醚、乙腈、四氢呋喃、氯仿、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷；用柱层析方法进行产物分离时，可以使用硅胶或氧化铝作为固定相，展开剂一般为极性与非极性的混合溶剂，如乙酸乙酯-石油醚、乙酸乙酯-正己烷、二氯甲烷-石油醚、甲醇-石油醚。
[0018] 本发明的有益效果是原料廉价易得、条件温和、环境友好、有实现工业化的可能性，并且以较高收率得到1,3-丁二烯衍生物；利用该方法所合成的1,3-丁二烯衍生物可以进一步官能化得到各类化合物，应用于天然产物、功能材料及精细化学品的开发与研究。
附图说明
[0019] 图1是实施例1中2,3-二苯基-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0020] 图2是实施例1中2,3-二苯基-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0021] 图3是实施例2中2,3-二(4-甲基苯基)-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0022] 图4是实施例2中2,3-二(4-甲基苯基)-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0023] 图5是实施例6中2,3-二(4-甲氧基苯基)-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0024] 图6是实施例6中2,3-二(4-甲氧基苯基)-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0025] 图7是实施例1中2,3-二(4-氟苯基)-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0026] 图8是实施例1中2,3-二(4-氟苯基)-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0027] 图9是实施例3中2,3-二(4-溴苯基)-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0028] 图10是实施例3中2,3-二(4-溴苯基)-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0029] 图11是实施例6中2,3-二(4-乙酰基苯基)-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0030] 图12是实施例6中2,3-二(4-乙酰基苯基)-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0031] 图13是实施例8中2,3-二(2-噻吩基)-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0032] 图14是实施例8中2,3-二(2-噻吩基)-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
[0033] 图15是实施例8中2,3-二正己基-1,3-二丁烯的1H核磁谱图。
[0034] 图16是实施例8中2,3-二正己基-1,3-二丁烯的13C核磁谱图。
具体实施方式
[0035] 本发明所述的1,3-丁二烯衍生物的制备方法，具有原料价格低廉、反应步骤少、反应条件温和、环境友好、便于操作和反应收率高等优点。
[0036] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本领域内的技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案之内。
[0037] 实施例1：2,3-二苯基-1,3-二丁烯的合成
[0038] 在25mL反应器中，加入对甲苯磺酸(0.029g，0.15mmol)、新戊酸(0.087g，0.85mmol)、锌粉(0.033g，0.5mmol)、四(三苯基膦)钯(0.023g,0.02mmol)，氮气置换3次后，加入无水二氯甲烷3mL，搅拌下加入苯乙炔(0.051g,0.5mmol)，25℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二苯基-1,3-二丁烯0.038g，产率73％。
[0039] 2,3-二苯基-1,3-二丁烯
[0040] 无色晶体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.38-7.40(m,4H),7.19-7.27(m,6H),5.53(s,2H),5.30(s,2H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ149.9,140.2,128.2,127.6,116.4ppm；MS(EI)m/z＝207,206,191,178,128,115,91.
[0041] 实施例2：2,3-二(4-甲基苯基)-1,3-二丁烯的合成
[0042] 操作同实施例1，由4-甲基苯乙炔反应得到2,3-二(4-甲基苯基)-1,3-二丁烯0.049g，产率83％。
[0043] 2,3-二(4-甲基苯基)-1,3-二丁烯
[0044] 白色固体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.28(d,J＝8.0Hz,4H),7.05(d,J＝8.0Hz,4H),5.50(s,2H),5.26(s,2H),2.28(s,6H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ149.8,137.4,137.2,
128.9,127.3,115.4,21.2ppm；MS(EI)m/z＝235,234,219,204,128,115,91
128.9,127.3,115.4,21.2ppm；MS(EI)m/z＝235,234,219,204,128,115,91
[0045] 实施例3：2,3-二(4-甲氧基苯基)-1,3-二丁烯的合成
[0046] 操作同实施例1，由4-甲氧基苯乙炔反应得到2,3-二(4-甲氧基苯基)-1,3-二丁烯0.060g，产率90％。
[0047] 2,3-二(4-甲氧基苯基)-1,3-二丁烯
[0048] 白色固体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.31(d,J＝8.0Hz,4H),6.78(d,J＝8.0Hz,4H),5.47(s,2H),5.23(s,2H),3.74(s,6H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ159.1,149.4,132.7,
128.5,114.3,113.6,55.2ppm；MS(EI)m/z＝267,266,251,235,121
128.5,114.3,113.6,55.2ppm；MS(EI)m/z＝267,266,251,235,121
[0049] 实施例4：2,3-二(4-氟苯基)-1,3-二丁烯的合成
[0050] 在25mL反应器中，加入三氟甲烷磺酸(0.0225g，0.15mmol)、新戊酸(0.087g，0.85mmol)、铁粉(0.028g，0.5mmol)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0.092g，0.01mmol)、三苯基膦(0.011g，0.04mmol)，氮气置换3次后，加入无水丙酮3mL，搅拌下加入对氟苯乙炔(0.061g,
0.5mmol)，35℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(4-氟苯基)-1,3-二丁烯0.045g，产率73％。
0.5mmol)，35℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(4-氟苯基)-1,3-二丁烯0.045g，产率73％。
[0051] 2,3-二(4-氟苯基)-1,3-二丁烯
[0052] 无色油状液体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.30-7.34(m,4H),6.92-6.96(m,4H),5.48(s,2H),5.29(s,2H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ163.6,161.2,148.8,136.0(d,J＝3.3Hz),129.1(d,J＝8Hz),116.3,115.2,115.0ppm；HRMS(EI)m/z calcd.For C16H12F2:242.0907；
found:242.0911
found:242.0911
[0053] 实施例5：2,3-二(4-溴苯基)-1,3-二丁烯的合成
[0054] 在25mL反应器中，加入三氟甲烷磺酸(0.023g，0.15mmol)、新戊酸(0.087g，0.85mmol)、锰粉(0.027g，0.5mmol)、二(三苯基膦)二氯化钯(0.014g，0.02mmol)、三苯基膦(0.011g，0.04mmol)，氮气置换3次后，加入无水丙酮3mL，搅拌下加入对溴苯乙炔(0.091g,
0.5mmol)，20℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(4-溴苯基)-1,3-二丁烯0.070g，产率77％。
0.5mmol)，20℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(4-溴苯基)-1,3-二丁烯0.070g，产率77％。
[0055] 2,3-二(4-溴苯基)-1,3-二丁烯
[0056] 黄色晶体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.38(d,J＝8Hz,4H),7.20(d,J＝8Hz,4H),5.52(s,2H),5.32(s,2H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ148.4,138.7,131.4,129.1,121.8,117.1ppm；MS(EI)m/z＝366,364,362,338,336,334,283,204,101
[0057] 实施例6：2,3-二(4-乙酰基苯基)-1,3-二丁烯的合成
[0058] 在25mL反应器中，加入甲烷磺酸(0.014g，0.15mmol)、新戊酸(0.087g，0.85mmol)、锰粉(0.027g，0.5mmol)、三(2-呋喃基)膦(0.009g，0.04mmol)、醋酸钯(0.005g，0.02mmol)，氮气置换3次后，加入无水四氢呋喃3mL，搅拌下加入4-乙炔基苯乙酮(0.072g,0.5mmol)，40℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(4-乙酰基苯基)-1,3-二丁烯0.033g，产率62％。
[0059] 2,3-二(4-乙酰基苯基)-1,3-二丁烯
[0060] 白色固体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.85(d,J＝8Hz,2H),7.45(d,J＝8Hz,2H),5.68(s,2H),5.47(s,2H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ197.6,148.4,144.3,136.3,128.5,127.6,118.5,26.6ppm；MS:m/z＝291[M+H+]
[0061] 实施例7：2,3-二(2-噻吩基)-1,3-二丁烯的合成
[0062] 在25mL反应器中，加入甲烷磺酸(0.014g，0.15mmol)、三氟乙酸(0.097g，0.85mmol)、锰粉(0.027g，0.5mmol)、醋酸钯(0.005g，0.02mmol)、三(对甲苯基)膦(0.012g，
0.04mmol)，氮气置换3次后，加入无水四氢呋喃3mL，搅拌下加入2-乙炔基噻吩(0.0541g,
0.5mmol)，50℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(2-噻吩基)-1,3-二丁烯0.034g，产率62％。
0.04mmol)，氮气置换3次后，加入无水四氢呋喃3mL，搅拌下加入2-乙炔基噻吩(0.0541g,
0.5mmol)，50℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二(2-噻吩基)-1,3-二丁烯0.034g，产率62％。
[0063] 2,3-二(2-噻吩基)-1,3-二丁烯
[0064] 无色油状液体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.16-7.18(m,2H),6.95-6.96(m,2H),6.90-6.92(m,2H),5.63(s,2H),5.26(s,2H)；13C NMR(CDCl3,100MHz)δ143.6,142.5,127.4,
126.1,124.9,114.3ppm；HRMS(EI):m/z calcd.For C12H10S2:218.0224；found:218.0227[0065] 实施例8：2,3-二正己基-1,3-二丁烯的合成
126.1,124.9,114.3ppm；HRMS(EI):m/z calcd.For C12H10S2:218.0224；found:218.0227[0065] 实施例8：2,3-二正己基-1,3-二丁烯的合成
[0066] 在25mL反应器中，加入对甲苯磺酸(0.029g，0.15mmol)、三氟乙酸(0.097g，0.85mmol)、锌粉(0.033g，0.5mmol)、三苯基膦(0.011g，0.04mmol)、二(乙酰丙酮)钯(0.006g，0.02mmol)，氮气置换3次后，加入无水二氯甲烷3mL，搅拌下加入1-辛炔(0.055g,
0.5mmol)，25℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二正己基-1,3-二丁烯0.043g，产率77％。 2,3-二正己基-1,3-二丁烯
0.5mmol)，25℃下搅拌24h。柱层析分离(硅胶，200-300目；展开剂，石油醚)得到2,3-二正己基-1,3-二丁烯0.043g，产率77％。 2,3-二正己基-1,3-二丁烯
[0067] 无色油状液体；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ5.04(s,2H),4.90(s,2H),2.22(dd,J＝7.2,7.2Hz,4H),1.44-1.39(m,4H),1.32-1.25(m,12H),0.90-0.86(t,J＝6.8Hz,6H)ppm.13C NMR(100MHz,CDCl3):δ148.1,111.2,34.3,31.8,29.2,28.7,22.7,14.1ppm.